前沿专题：肿瘤检测新技术
近年来，肿瘤发病率一直居高不下，对于肿瘤的检测也成为人们关心的话题。
本期前沿报道为肿瘤检测新技术专题，检验君为大家带来的是南方医科大学南方医院郑磊教授课题组以及国外学者们的相关前沿研究。
外泌体是各种细胞分泌直径介于30nm~150nm的细胞外囊泡，携带有蛋白质、DNA、RNA等生物分子，参与各种生理与病理过程。肿瘤来源的外泌体在肿瘤发生发展中发挥着重要作用，在肿瘤液体活检领域具有广阔的前景。
日前，南方医科大学南方医院郑磊教授课题组开发了一种均相磁性荧光外泌体（hMFEX）纳米传感器，可用于血液中肿瘤来源外泌体的即时检测。该研究成果发表在《ACS Sensors》。
从文中可以了解到，hMFEX纳米传感器包括两个重要模块：一是抗体功能化磁珠分离靶标外泌体；二是通过核酸适配体介导的DNA信号扩增策略，协同聚集诱导发光（AIE）探针和氧化石墨烯在均相溶液中增强荧光检测信号。
用hMFEX纳米传感器检测临床乳腺癌患者血浆样本，结果证实hMFEX传感器能够特异性地检测到乳腺癌患者血液中GPC-1阳性外泌体，并且对乳腺癌具有良好的诊断效能。此外，hMFEX传感器检测外泌体的动态线性范围达到了5个数量级，检测限为6.56×104 particles/μL。
研究人员表示，hMFEX纳米传感器实现了在单一平台上对肿瘤源性外泌体的分离和检测，避免了庞大昂贵的仪器设备使用和繁琐的标本处理步骤，并且有良好的特异度和灵敏度。hMFEX纳米传感器检测肿瘤源性外泌体可用于癌症的床旁即时检测。
总之，该研究为肿瘤来源的外来体的即时诊断检测提出了新的方法，可用于癌症快速诊断。
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液体活检是一种非侵入式的血液测试，能监测肿瘤或转移灶释放到血液的基因组物质，如循环肿瘤细胞（CTC）、循环肿瘤DNA（ctDNA）以及癌细胞RNA外泌体。近年来，越来越多的研究表明，外泌体表面蛋白模式可作为液体活检无创诊断生物标志物。
日前，南方医科大学南方医院郑磊教授课题组报道了一种基于聚集诱导发光（AIEgens）新型染料和靶向外泌体特异蛋白的适体传感器，可快速分析肿瘤细胞来源的外泌体蛋白，用于液体活检进行肿瘤早期诊断。该研究发表在《Biosensors and Bioelectronics》。
研究小组开发了一种简便的荧光适体传感器，分别将适体、聚集诱导发射发光原（AIEgens）和氧化石墨烯（GO）结合作为识别元件，荧光染料和猝灭剂来评估外泌体肿瘤相关蛋白。
当检测样本中不存在表达特异蛋白的外泌体时，TPE-TA结合的适体DNA链被氧化石墨烯吸附，反应体系无荧光产生。当样本中存在表达特异蛋白外泌体时，可与氧化石墨烯吸附的适体DNA链结合，诱导TPE-TA产生荧光信号，从而实现外泌体特异蛋白检测。在优化条件下，其检测线性范围为4.07×105~1.83×107 particles/μL（0.68～30.4pm），检测限为3.43×105 particles/μL（0.57pm）。
通过在前列腺癌患者中验证，发现该适体传感器可以有效地将前列腺癌患者和健康人血浆中差异表达的PSMA蛋白外泌体区分开来，ROC曲线看出，表达PSMA的外泌体用于前列腺癌诊断AUC达0.9790(95%CI: 0.9430-1.0000)。
此外，在乳腺癌患者中，利用该传感器分析队列中外泌体上肿瘤相关蛋白标记物，包括表皮生长因子受体（EGFR）、上皮细胞粘附分子（EpCAM）和人表皮生长因子受体2（HER2），发现该传感器可通过该三种标志物高效诊断乳腺癌，其AUC为0.9845。鉴别恶性乳腺癌的灵敏度为97.37%，其中Ⅰ期乳腺癌检出率为92.31%。
总的说来，该适体传感器实现了外泌体蛋白谱快速分析，为肿瘤来源外泌体蛋白提供了一种方便、经济的检测策略，也为液体活检早期肿瘤诊断提供新技术。
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近年来，单细胞RNA测序使研究人员能够以更高分辨率分析肿瘤，通过检查每个单个细胞的基因表达可绘制出包括周围微环境在内的肿瘤图景。但是，如果没有可靠的计算方法，也很难区分肿瘤细胞和正常细胞。
近日，德克萨斯大学一研究小组开发了一种单细胞测序数据分析新算法——CopyKAT（非整倍体肿瘤的拷贝数核型分析），可以在分析大型单细胞RNA测序数据时准确区分癌细胞和正常细胞。该研究发表在《Nature Biotechnology》。
研究人员首先将CopyKAT结果与全基因组测序数据进行比较，对其工具进行基准测试，结果显示，该数据在预测拷贝数变化方面有很高的准确性。
随后在胰腺癌、三阴性乳腺癌和间变性甲状腺癌的三个数据集中进行检测，发现CopyKAT能够准确区分混合样本中的肿瘤细胞和正常细胞。而且在三阴性乳腺癌的实验中表明，该工具可以根据拷贝数差异有效地识别肿瘤内的癌细胞亚群，而不需要特定的基因表达标记。
总的来说，CopyKAT提供了一个强大的自动化工具来分类肿瘤细胞和正常细胞，并通过高通量scRNA-seq方法分析实体瘤中的克隆亚结构。研究人员预期除了本研究分析的癌症类型外，此工具将广泛应用于许多其他类型的实体肿瘤。
作者表示，目前该工具可供大家免费使用，但该工具不适用于所有癌症类型的研究，例如血液学癌症。
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高级别浆液性卵巢癌（HGSO）是最常见的卵巢癌类型，早期症状可能很难被发现，到确诊时，通常已经处于晚期，因此也被称为“沉默杀手”。而且，HGSO肿瘤倾向于具有高水平的肿瘤异质性，而癌细胞基因差异更大的患者往往治疗效果差。
近日，剑桥大学研究人员开发了一种精确的组织取样技术，该技术利用放射环境来指导使用CT和超声融合的活体活检，并可无缝地整合到HGSOC患者临床常规中。该研究发表在《European Radiology》。
该研究纳入6名疑似HGSOC的患者，研究时间为2019年9月至2020年2月。首先对患者进行标准的CT扫描。CT扫描仪使用X射线和计算机从多个图像“切片”穿过人体，创建肿瘤的3D图像。然后使用放射组学的方法，用高性能的计算方法，从CT扫描仪生成的数据和丰富图像中分析并提取额外信息，以识别和绘制肿瘤的不同区域和特征。随后将肿瘤图叠加在超声图像和用于指导活检程序的组合图像上。通过这种方法进行靶向活检，成功获取肿瘤内癌细胞的多样性。
将基于CT的放射组学的肿瘤环境与超声图像共同记录，可使医生能够更准确的进行肿瘤活检。不过，该方法对较大盆腔肿瘤的准确性较高，对较小网膜转移瘤较低。
作者表示，将来我们甚至可能用上述“虚拟活检”代替临床活检，避免侵入性检查。
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错配修复（MMR）能够准确地识别及修复在DNA复制或重组过程中产生的碱基错配、小范围的碱基缺失或插入，在维持基因组稳定性、遗传后代的精确性中有重要的作用。在某些遗传性和获得性癌症中，往往存在一种或多种MMR基因失活。
近日，多伦多大学研究人员开发了一种集成的靶向测序方案（MultiMMR），该方案可以从结肠癌、子宫内膜癌和其他癌症的少量DNA样本中识别错配修复（MMR）缺陷的存在和原因。该研究发表在《The Journal of Molecular Diagnostics》。
研究人员对来自82例MMR相关结直肠癌、子宫内膜癌和脑癌患者142个样本（82个正常样本和60个肿瘤样本）的DNA进行测序。作为阳性对照，将45例患者的结果与使用常规测定的先前临床测试进行了比较。还使用MultiMMR对DNA对照标本进行分析，其中包括11个变异。
为了检测MMR缺陷的存在，多MMR启动子甲基化和序列不稳定性分析分别发现95%和97%与临床试验一致。在检测导致MMR缺乏的变异时，MultiMMR与24例中23例的临床试验结果相匹配。该测试在多次测序中确定了合成混合物中的所有11个突变，并在29名测试不完整或无结论的患者中确定了错配修复缺陷。
研究人员表示，目前的级联试验方案可能无法满足结直肠癌和子宫内膜癌患者对普遍肿瘤试验日益增长的需求。MultiMMR简化了流程，并通过改进的周转时间区分了MMR缺陷的类型，可以很好地适应日益增长的需求，并可以为临床医生提供重要信息，以告知患者管理和治疗决策。
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https://www.jmdjournal.org/article/S1525-1578(20)30580-8/fulltext#%20
第 88 期前沿报道到此结束
编辑：唐强虎 审校：方琪